Comment les arbres survivent-ils en hiver ?

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te%CC%81le%CC%81chargement-4-1.jpegRester nu et sans bouger à l’extérieur par un temps glacial pendant trois mois équivaut à une condamnation à mort pour la plupart des êtres vivants, sauf pour les nombreuses espèces d’arbres qui le font depuis au moins cent millions d’années.

 

 

te%CC%81le%CC%81chargement-5-1.jpegPour les arbres qui vivent dans la neige, l’hiver est un voyage. Les plantes ne parcourent pas l’espace comme nous le faisons : en règle générale, elles ne se déplacent pas d’un point à un autre. Au lieu de cela, elles parcourent le temps, endurant chaque événement l’un après l’autre, et en ce sens, l’hiver est un périple particulièrement long. Les arbres suivent donc le conseil habituel pour toute expédition prolongée en zone rustique : bien faire ses bagages.

Vous ne serez pas surpris d’apprendre que la clé de survie est de ne pas mourir de froid. Les organismes vivants sont principalement constitués d’eau, et les arbres ne font pas exception. Chacune de leurs cellules n’est qu’une petite boîte emplie d’eau et l’eau gèle à exactement zéro degré Celsius. Quand elle gèle, l’eau se dilate – à l’inverse de la plupart des autres liquides – et cette dilatation peut faire éclater quoi que ce soit qui comporte de l’eau. C’est ce qui se produit si le fond de votre réfrigérateur est un peu trop froid: après un léger gel, votre botte de céleri va devenir flasque et aqueuse. La raison en est que les parois des cellules ont éclaté lorsque l’eau de la cellule a gelé, détruisant du même coup le légume.

te%CC%81le%CC%81chargement-7-1.jpegLes cellules animales peuvent tolérer des températures négatives sur de courtes périodes parce qu’elles brûlent du sucre en permanence pour produire de l’énergie sous forme de chaleur. Les végétaux, au contraire, fabriquent du sucre en captant l’énergie de la lumière. Si le soleil n’est pas suffisamment fort pour maintenir la température de l’air au-dessus de zéro degré, l’arbre gèlera lui aussi. L’axe de rotation de la Terre est tel que le pôle Nord s’éloigne du soleil pendant une partie de l’année ; la quantité de chaleur transmise aux zones de hautes latitudes diminue, ce qui engendre l’hiver dans l’hémisphère Nord.

d1a167da93_132879_02-650-768x480.jpgAfin de se préparer au voyage de cette longue période hivernale, les arbres entament un processus appelé « endurcissement ». La perméabilité des parois cellulaires augmente tout d’abord considérablement, laissant l’eau pure s’échapper et permettant à la cellule de concentrer les sucres, les protéines et les acides. Ces substances agissent comme un véritable antigel: même si la température de la cellule descend sous la barre du zéro, le liquide qu’elle contient persiste sous forme sirupeuse. Les espaces entre les cellules sont par ailleurs emplis du distillat d’eau ultra-pure provenant de la cellule, si pure qu’il ne comporte aucun atome étranger à partir duquel les cristaux de glace pourraient se former. La glace est un cristal moléculaire tridimensionnel, et pour que ce passage à l’état solide se produise, il faut que la structure de l’eau liquide soit propice à la nucléation – c’est-à-dire qu’elle présente une aberration chimique à partir de laquelle le nouveau motif pourra se développer.

De petites impuretés suffisent généralement pour cela, mais une eau parfaitement pure peut rester en «surfusion» et descendre jusqu’à –40°C sans geler. C’est dans cet état «endurci», avec des cellules enrichies en substances chimiques et protégées par de l’eau purifiée qu’un arbre entreprend son voyage hivernal, immobile face au gel, à la neige et au blizzard. Les arbres ne poussent pas pendant l’hiver ; ils se tiennent simplement debout et chevauchent la planète jusqu’à l’autre côté du soleil, où le pôle Nord, en s’inclinant vers la source de chaleur, ramènera l’été.

te%CC%81le%CC%81chargement-9-1.jpegLa grande majorité des arbres nordiques sont parés à cette traversée, et les décès dus au gel sont très rares. Un automne froid entraînera le même endurcissement qu’une arrière-saison douce, parce que les arbres ne se fient pas à la température. C’est le raccourcissement progressif des jours, perçu comme un déclin régulier de la durée de lumière à chaque cycle de vingt-quatre heures, qui déclenche le processus. Contrairement à l’hiver qui pourra être soit doux, soit éprouvant, la façon dont la lumière change à l’automne est exactement la même chaque année.

De multiples expériences ont montré que cette évolution de la «photopériode» est le signal qui déclenche l’endurcissement ; il peut être induit en juillet si on trompe l’arbre avec de la lumière artificielle. Ce mécanisme de protection fonctionne depuis la nuit des temps parce que l’arbre peut faire confiance au soleil pour lui dire quand l’hiver approche, même quand la météo est trompeuse. Les plantes savent que lorsque votre monde change rapidement, il est important d’avoir identifié la seule chose sur laquelle on peut toujours compter.

Cet article n’est qu’une courte introduction au livre présenté ci-dessous, comprenant quant à lui une analyse complète du sujet.

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Extrait du titre Lab Girl
De Hope Jahren
Collection Quanto 
Publié aux Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR)
Lien permanent Catégories : Environnement, Science 0 commentaire

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